Де використовуються клапани

Де використовуються клапани: скрізь!

08 листопада 2017 р. Написав Грег Джонсон

Клапани сьогодні можна знайти де завгодно: у наших будинках, під вулицею, у комерційних будівлях та в тисячах місць в електростанціях та на водних станціях, на паперових фабриках, нафтопереробних заводах, хімічних заводах та інших промислових та інфраструктурних об’єктах.
Клапанна промисловість дійсно широкоплеча, її сегменти варіюються від розподілу води до атомної енергетики до нафти та газу, що перебувають і нижче за течією. Кожна з цих галузей кінцевих споживачів використовує деякі основні типи клапанів; однак деталі конструкції та матеріали часто дуже різні. Ось вибірка:

ВОДНІ РОБОТИ
У світі розподілу води тиск майже завжди є відносно низьким, а температури навколишні. Ці два факти застосування дозволяють отримати ряд елементів конструкції клапанів, яких не можна знайти на більш складних пристроях, таких як високотемпературні парові клапани. Температура навколишнього середовища при роботі з водою дозволяє використовувати еластомери та гумові ущільнювачі, не придатні в інших місцях. Ці м’які матеріали дозволяють обладнати водяні клапани для щільного закупорювання крапель.

Іншим фактором, що стосується водопровідних клапанів, є вибір матеріалів для виготовлення. Литі та пластичні чавуни широко використовуються у водних системах, особливо великих лініях зовнішнього діаметра. Дуже маленькі лінії досить добре обробляються бронзовими матеріалами клапанів.

Тиск, який бачать більшість клапанів гідротехнічних установок, значно нижчий за 200 psi. Це означає, що товстостінні конструкції вищого тиску не потрібні. Сказане, бувають випадки, коли водяні клапани будуються для вищого тиску, приблизно до 300 psi. Застосування зазвичай проводиться на довгих водопроводах поблизу джерела тиску. Іноді водяні клапани вищого тиску також зустрічаються в точках найвищого тиску у високій дамбі.

Американська асоціація водних заводів (AWWA) опублікувала специфікації, що охоплюють багато різних типів клапанів та приводів, що використовуються у гідротехнічних спорудах.

СТАНІ ВОДИ
Зворотним боком прісної питної води, що надходить у об’єкт чи споруду, є стічні води або каналізація. Ці лінії збирають всю стічну рідину та тверді речовини та направляють їх до очисних споруд. Ці очисні споруди мають безліч трубопроводів низького тиску та клапанів для виконання своєї “брудної роботи”. Вимоги до клапанів для стічних вод у багатьох випадках набагато м'якші, ніж вимоги до обслуговування чистої води. Залізні засувки та зворотні клапани - найпопулярніший вибір для такого типу послуг. Стандартні клапани у цій службі побудовані відповідно до специфікацій AWWA.

ЕНЕРГЕТИЧНА ПРОМИСЛОВІСТЬ
Більша частина електроенергії, що виробляється в США, виробляється на парових установках з використанням викопного палива та високошвидкісних турбін. Відшарування кришки сучасної електростанції дало би вид на трубопровідні системи з високим тиском і високою температурою. Ці основні лінії є найбільш критичними в процесі виробництва парової енергії.

Засувки залишаються головним вибором для вмикання / вимикання електростанцій, хоча також знайдені шарові крани Y-образного типу. Високопродуктивні кульові крани з критичним сервісом набирають популярність серед деяких дизайнерів електростанцій і пробиваються у цьому колись світі, де домінували лінійні клапани.

Металургія є критично важливою для клапанів в енергетичних системах, особливо тих, що працюють у надкритичних або надкритичних робочих діапазонах тиску та температури. F91, F92, C12A, а також кілька сплавів інконель та нержавіючої сталі зазвичай використовуються на сьогоднішніх електростанціях. Класи тиску включають 1500, 2500, а в деяких випадках і 4500. Модулюючий характер пікових електростанцій (тих, що працюють лише за потребою) також створює величезне навантаження на клапани та трубопроводи, що вимагає надійних конструкцій, що справляються з надзвичайною комбінацією циклів, температури та тиску.
На додаток до основної парової арматури, електростанції завантажені допоміжними трубопроводами, заселеними незліченною кількістю затворів, земної кулі, зворотних, дросельних та кульових кранів.

Атомні електростанції працюють за однаковим принципом роботи парових / високошвидкісних турбін. Основна відмінність полягає в тому, що на атомній електростанції пара створюється теплом в процесі поділу. Клапани атомних електростанцій схожі на своїх двоюрідних братів, що працюють на викопному паливі, за винятком їх родоводу та додаткової вимоги до абсолютної надійності. Атомні клапани виготовляються за надзвичайно високими стандартами, а кваліфікаційна та інспекційна документація заповнює сотні сторінок.

imng

ВИРОБНИЦТВО НАФТИ І ГАЗУ
Нафтові та газові свердловини та виробничі потужності важко користуються клапанами, в тому числі багатьма клапанами великої навантаженості. Незважаючи на те, що нафтові потоки, що вивергають сотні футів у повітря, вже малоймовірні, зображення ілюструє потенційний тиск підземної нафти та газу. Ось чому головки колодязів або ялинки розміщуються у верхній частині довгої нитки труби колодязя. Ці агрегати, що поєднують в собі клапани та спеціальні фітинги, призначені для роботи з тиском понад 10 000 фунтів на квадратний дюйм. Хоча в наші дні це рідко зустрічається на свердловинах, виритих на суші, надзвичайно високий тиск часто зустрічається на глибоких морських свердловинах.

Дизайн устаткування свердловин охоплюється специфікаціями API, такими як 6A, Специфікація обладнання свердловини та ялинки. Клапани, покриті 6A, розроблені для надзвичайно високого тиску, але помірних температур. Більшість ялинок містять засувки та спеціальні засувки, що називаються дроселями. Дроселі використовуються для регулювання потоку з свердловини.

На додаток до самих витоків свердловин, багато допоміжних об'єктів населяють родовище нафти або газу. Технологічне обладнання для попередньої обробки нафти або газу вимагає ряду клапанів. Ці клапани зазвичай являють собою вуглецеву сталь, призначену для нижчих класів.

Іноді в сировинному потоці нафти присутня сильно їдка рідина - сірководень. Цей матеріал, який також називають кислим газом, може бути смертельним. Щоб подолати виклики кислого газу, слід дотримуватися спеціальних матеріалів або технологій обробки матеріалів відповідно до Міжнародної специфікації NACE MR0175.

ОФШОРНА ПРОМИСЛОВІСТЬ
Системи трубопроводів для морських нафтових платформ і виробничих потужностей містять безліч клапанів, побудованих за різними специфікаціями, що відповідають широкому спектру проблем управління потоком. Ці установки також містять різні петлі системи управління та пристрої для зниження тиску.

Для нафтовидобувних підприємств артеріальне серце - це фактична трубопровідна система для видобутку нафти або газу. Хоча не завжди на самій платформі, у багатьох виробничих системах використовуються ялинки та трубопроводи, які працюють на негостинній глибині 10 000 футів і більше. Це виробниче обладнання побудовано за багатьма суворими стандартами Американського інституту нафти (API) і на нього посилається в декількох практиках, рекомендованих API (RP).

На більшості великих нафтових платформ додаткові процеси застосовуються до сировинної рідини, що надходить із устя свердловини. Сюди входить відокремлення води від вуглеводнів та відділення газів та рідин природного газу від потоку рідини. Ці трубопровідні системи після ялинки, як правило, побудовані за кодами трубопроводів Американського товариства машинобудівників B31.3 з клапанами, розробленими відповідно до специфікацій клапанів API, таких як API 594, API 600, API 602, API 608 та API 609.

Деякі з цих систем можуть також містити затвор API, кульові та зворотні клапани. Оскільки будь-які трубопроводи на платформі або буровому судні є внутрішніми до об'єкта, суворі вимоги щодо використання клапанів API 6D для трубопроводів не застосовуються. Хоча в цих трубопровідних системах використовується кілька типів клапанів, вибраним типом клапана є кульовий кран.

ТРУБОПРОВОДИ
Хоча більшість трубопроводів приховані від очей, їх наявність, як правило, очевидна. Невеликі таблички із написом «нафтопровід» є одним із очевидних показників наявності трубопроводів підземного транспорту. Ці трубопроводи оснащені багатьма важливими клапанами по всій довжині. Аварійні запірні клапани трубопроводу знаходять з інтервалами, визначеними стандартами, нормами та законами. Ці клапани служать життєво необхідною ізоляції ділянки трубопроводу у разі витоку або коли потрібне технічне обслуговування.

Також вздовж траси трубопроводу розкидані об'єкти, де лінія виходить із землі і доступ до лінії доступний. Ці станції є домом для обладнання для запуску «свиней», яке складається з пристроїв, вставлених у трубопроводи або для огляду, або для очищення лінії. Ці станції для запуску свиней, як правило, містять кілька клапанів, або затворів, або кульових типів. Усі клапани в трубопровідній системі повинні бути повнорозмірними (повністю відкритими), щоб забезпечити прохід свиней.

Трубопроводи також потребують енергії для боротьби з тертям трубопроводу та підтримки тиску та потоку трубопроводу. Використовуються компресорні або насосні станції, які виглядають як невеликі версії технологічної установки без високих баштових тріщин. На цих станціях знаходяться десятки засувок, кульових і зворотних клапанів трубопроводу.
Самі трубопроводи спроектовані відповідно до різних стандартів і норм, тоді як трубопровідні клапани відповідають трубопровідним клапанам API 6D.
Є також менші трубопроводи, які подаються в будинки та комерційні споруди. Ці лінії забезпечують водою та газом і охороняються запірними клапанами.
Великі муніципалітети, особливо в північній частині Сполучених Штатів, забезпечують подачу пари для потреб опалення комерційних споживачів. Ці лінії подачі пари оснащені різноманітними клапанами для управління та регулювання подачі пари. Незважаючи на те, що рідина є парою, тиск і температури нижчі, ніж у парогенераторі. У цій послузі використовуються різні типи клапанів, хоча шановний клапан все ще залишається популярним вибором.

НПЗ та нафтохімічні
Клапани НПЗ забезпечують більший рівень використання промислових клапанів, ніж будь-який інший сегмент клапанів. На нафтопереробних заводах живуть як агресивні рідини, так і в деяких випадках високі температури.
Ці фактори визначають спосіб побудови клапанів відповідно до специфікацій конструкції клапанів API, таких як API 600 (засувки), API 608 (кульові крани) та API 594 (зворотні клапани). Через суворий сервіс, з яким стикаються багато з цих клапанів, часто потрібні додаткові припуски на корозію. Цей припуск проявляється через більшу товщину стінок, яка вказана в проектних документах API.

На типовому великому нафтопереробному заводі в достатку можна знайти практично кожен основний тип клапанів. Всюдисущий запірний клапан все ще залишається царем пагорба з найбільшим населенням, але клапани на чверть оборотів займають дедалі більшу частину своєї частки на ринку. Продукція, що розвивається на чверть, що успішно проникає в цю галузь (де також колись домінували лінійні вироби), включає високоефективні потрійні офсетні дросельні клапани та кульові крани з металевим кріпленням.

Стандартні засувки, глобус та зворотні клапани все ще масово зустрічаються, і через сердечність їх конструкції та економічність виготовлення найближчим часом не зникнуть.
Показники тиску для клапанів нафтопереробних заводів охоплюють діапазон від класу 150 до класу 1500, при цьому клас 300 є найбільш популярним.
Звичайні вуглецеві сталі, такі як марка WCB (лита) та A-105 (ковані), є найпопулярнішими матеріалами, що використовуються у клапанах для обслуговування нафтопереробних заводів. Багато технологічних процесів переробки пересувають верхні температурні межі звичайних вуглецевих сталей, і для них застосовуються високотемпературні сплави. Найпопулярнішими з них є хромовані / молистові сталі, такі як 1-1 / 4% Cr, 2-1 / 4% Cr, 5% Cr і 9% Cr. Нержавіючі сталі та високонікелеві сплави також використовуються в деяких особливо жорстких процесах рафінування.

sdagag

ХІМІЧНИЙ
Хімічна промисловість є великим споживачем клапанів усіх типів та матеріалів. Від невеликих заводів до величезних нафтохімічних комплексів, що знаходяться на узбережжі Мексиканської затоки, клапани - це величезна частина систем трубопроводів хімічного процесу.

Більшість застосувань у хімічних процесах мають нижчий тиск, ніж у багатьох процесах переробки та виробництва електроенергії. Найпопулярнішими класами тиску для клапанів та трубопроводів хімічних заводів є класи 150 та 300. Хімічні заводи також були найбільшим фактором поглинання частки ринку, оскільки кульові крани боролися з лінійними клапанами за останні 40 років. Еластичний кульовий кран із своїм запірним пристроєм з нульовим витоком ідеально підходить для багатьох застосувань хімічних заводів. Компактні розміри кульових кранів - також популярна особливість.
Є ще деякі хімічні заводи та процеси, де лінійні клапани є кращими. У цих випадках популярними клапанами, розробленими за API 603, з більш тонкими стінками та меншою вагою, зазвичай є обраний затвор або шаровий клапан. Контроль деяких хімічних речовин також ефективно здійснюється за допомогою мембранних або затискних клапанів.
Через корозійну природу багатьох хімічних речовин та хімічних процесів вибір матеріалу є критичним. Фактичним матеріалом є марка аустенітної нержавіючої сталі марки 316 / 316L. Цей матеріал добре працює для боротьби з корозією від маси інколи неприємних рідин.

Для деяких жорсткіших корозійних застосувань потрібен додатковий захист. У цих ситуаціях часто вибирають інші високоефективні сорти аустенітної нержавіючої сталі, такі як 317, 347 і 321. Інші сплави, які час від часу використовують для контролю хімічних рідин, включають Монель, Сплав 20, Інконель та 17-4 PH.

ВІДДІЛЕННЯ СПГУ І ГАЗУ
Як рідкий природний газ (СПГ), так і процеси, необхідні для розділення газу, залежать від великих трубопроводів. Для цих застосувань потрібні клапани, які можуть працювати при дуже низьких кріогенних температурах. Промисловість СПГ, яка швидко зростає в США, постійно прагне модернізувати та вдосконалити процес зрідження газу. З цією метою трубопроводів і клапанів стало набагато більше, а вимоги до тиску були підвищені.

Ця ситуація вимагала від виробників клапанів розробки конструкцій, що відповідають більш жорстким параметрам. Чвертьобертові кульові та метеликові крани популярні для обслуговування СПГ, найпопулярніший матеріал - 316ss [нержавіюча сталь]. ANSI Class 600 - це звичайна стеля тиску для більшості застосувань СПГ. Незважаючи на те, що вироби з чверть обороту є найпопулярнішими типами клапанів, заводи, зворотні та зворотні клапани також можна знайти на заводах.

Послуга розділення газу передбачає розподіл газу на окремі його основні елементи. Наприклад, методи розділення повітря дають азот, кисень, гелій та інші сліди газів. Дуже низькотемпературний характер процесу означає, що потрібно багато кріогенних клапанів.

Установки для розділення СПГ і газу мають низькотемпературні клапани, які повинні залишатися працездатними в цих кріогенних умовах. Це означає, що система упаковки клапанів повинна бути піднята подалі від низькотемпературної рідини за допомогою газової або конденсаційної колони. Ця газова колонка запобігає рідині утворювати крижану кульку навколо пломби упаковки, що не дасть штоку клапана повертатися або підніматися.

dsfsg

КОМЕРЦІЙНІ БУДИНКИ
Комерційні будівлі оточують нас, але якщо ми не звертаємо пильної уваги під час їх побудови, ми мало маємо уявлення про безліч рідинних артерій, захованих в їх стінах із кладки, скла та металу.

Спільним знаменником практично в кожній будівлі є вода. Всі ці конструкції містять різноманітні системи трубопроводів, що несуть безліч комбінацій сполуки водню / кисню у вигляді питної рідини, стічних вод, гарячої води, сірої води та протипожежного захисту.

З точки зору виживання будівлі, протипожежні системи є найбільш критичними. Захист від пожежі в будівлях майже універсально живиться і наповнюється чистою водою. Щоб системи протипожежного водопостачання були ефективними, вони повинні бути надійними, мати достатній тиск і бути зручно розташованими по всій конструкції. Ці системи призначені для автоматичного подавання живлення на випадок пожежі.
Висотні будинки вимагають такого ж тиску води на верхніх поверхах, як і нижні, тому насоси та трубопроводи високого тиску повинні використовуватися для підведення води вгору. Трубопровідні системи, як правило, класу 300 або 600, залежно від висоти будівлі. У цих додатках використовуються всі типи клапанів; проте конструкції клапанів повинні бути схвалені лабораторіями андеррайтерів або Factory Mutual для пожежної основної служби.

Ті самі класи та типи клапанів, що використовуються для клапанів пожежної охорони, використовуються для розподілу питної води, хоча процес затвердження не такий суворий.
Комерційні системи кондиціонування повітря, знайдені у великих бізнес-структурах, таких як офісні будівлі, готелі та лікарні, як правило, централізовані. Вони мають великий холодильний агрегат або котел для охолодження або нагрівання рідини, що використовується для передачі холоду або високої температури. Ці системи часто повинні працювати з холодоагентами, такими як R-134a, гідрофторуглерод, або у випадку основних систем опалення - парою. Через компактні розміри дросельних та кульових кранів ці типи стали популярними в системах охолодження та кондиціонування повітря.

На паровій стороні деякі чвертьобертові клапани проникли у користування, проте багато сантехніків все ще покладаються на лінійні засувки та шарові клапани, особливо якщо трубопроводи потребують стикових зварних кінців. Для цих помірних застосувань пари сталь зайняла місце чавуну через зварюваність сталі.

Деякі опалювальні системи використовують гарячу воду замість пари як переносну рідину. Ці системи добре обслуговуються бронзовими або залізними клапанами. Кульові та метеликові клапани з еластичним кріпленням на четверть обороту дуже популярні, хоча деякі лінійні конструкції все ще використовуються.

ВИСНОВОК
Хоча докази застосування клапанів, згаданих у цій статті, можуть бути недоступними під час поїздки до Starbucks або до бабусиного будинку, але деякі дуже важливі клапани завжди поруч. У двигуні автомобіля є навіть клапани, які використовуються для того, щоб дістатися до тих місць, як ті, що знаходяться в карбюраторі, які контролюють подачу палива в двигун, і ті, що знаходяться в двигуні, які контролюють потік бензину в поршні і знову назовні. І якщо ці клапани недостатньо близькі до нашого повсякденного життя, враховуйте реальність того, що наші серця регулярно б’ються через чотири життєво важливі пристрої контролю потоку.

Це лише черговий приклад реальності: клапани справді всюди. В.М.
Частина II цієї статті охоплює додаткові галузі, де використовуються клапани. Перейдіть на сайт www.valvemagazine.com, щоб прочитати про целюлозу та папір, морські галузі, дамби та гідроелектростанції, сонячну енергію, залізо та сталь, аерокосмічну, геотермальну та пивоварну та дистиляційну промисловість.

ГРЕГ ДЖОНСОН - президент United Valve (www.unitedvalve.com) у Х'юстоні. Він є редактором журналу VALVE, колишнім головою Ради з ремонту клапанів і нинішнім членом правління VRC. Він також є членом Комітету з питань освіти та підготовки VMA, є заступником голови Комітету з питань зв'язку VMA та колишнім президентом Товариства стандартизації виробників. 


Час публікації: 29 вересня 2020 р

Застосування

Underground pipeline

Підземний трубопровід

Irrigation System

Зрошувальна система

Water Supply System

Система водопостачання

Equipment supplies

Поставки обладнання